2022版新教材化学人教版选择性必修第一册学案：第三章 水溶液中的离子反应与平衡 章末总结 WORD版含答案.docx

1、章末总结体系构建 主题探究人体代谢性酸中毒治疗方案的设计主题复习目标及意义人体有一整套调节酸碱平衡的机制，使得血液pH 恒定在7.357.45 ，体内血液和组织液中酸性物质堆积时，会导致血液中HCO3- 和H2CO3 浓度及其比值的变化超出正常范围，引起酸碱平衡紊乱，如酸中毒。结合相应的电解质溶液的知识，我们可以解决酸中毒问题。探究交流探究一 探究人体血液中的酸碱性情况 （一）人体血液里存在如下平衡：CO2+H2OH2CO3、H2CO3HCO3-+H+ ，使人体血液pH 保持在7.357.45 ，否则就会发生酸中毒或碱中毒。其pH 随c(HCO3-):c(H2CO3) 变化的关系如下表所示。c

2、(HCO3-):c(H2CO3)1.017.822.4pH6.107.357.451.HCO3- 属于弱电解质，既可以水解也可以电离。正常人体血液中，HCO3- 的水解程度和电离程度哪个大？答案：人体血液pH 保持在7.357.45 ，这说明HCO3- 的水解程度大于电离程度。2.pH=7.00 的血液中，c(HCO3-) 和c(H2CO3) 哪个大？答案：由题表中数据可知：c(H2CO3)=c(HCO3-) 时溶液pH=6.10 ，为使溶液pH=7 ，应该多加入一些碳酸氢根离子，所以pH=7.00 的血液中：c(H2CO3)c(Na+) ，故2c(HPO42-)+3c(PO43-)c(Na+

3、)-c(H2PO4-) ，故正确；常温下，pH=7 的NaH2PO4 和Na2HPO4 的混合溶液呈中性，c(H+)=1.010-7molL-1 ，Ka2(H3PO4)=c(HPO42-)c(H+)c(H2PO4-)=6.310-8 ，则c(HPO42-)=0.63c(H2PO4-) ，故c(Na+)c(H2PO4-)c(HPO42-) ，故错误；10mL0.1molL-1NaH2PO4 溶液中溶质NaH2PO4 的物质的量为0.001mol ，5mL0.4molL-1NaOH 溶液中NaOH 的物质的量为0.002mol ，说明恰好完全反应生成Na3PO4 ，溶液中存在质子守恒：c(H+)+

4、3c(H3PO4)+2c(H2PO4-)+c(HPO42-)=c(OH-) ，故正确；物质的量浓度相等的NaH2PO4 和Na2HPO4 溶液等体积混合，溶液中存在物料守恒：3c(H3PO4)+c(H2PO4-)+c(HPO42-4)+c(PO43-)=2c(Na+) ，故错误。探究二 治疗方案的设计 （一）查阅相关资料，对酸中毒的病人可以采取透析的方式治疗，透析首先要配制透析液。已知：人体血液中主要无机离子含量离子Na+K+Ca2+Cl-HCO3-含量/(mmolL-1)134.02.01.5109.030.0根据电荷守恒的思想，配制透析液所需的溶质有NaCl、KCl、CaCl2和NaHCO

5、3。然后确定透析液配制实验方案如下：实验步骤实验内容1计算：100mL5 倍血液成分浓度透析液中需NaCl、KCl、CaCl2 和NaHCO3 的质量分别为3.04g、0.07g、0.08g 和1.26g2称量：分别称取合适质量的NaCl、KCl、CaCl2 和NaHCO3 固体于烧杯中3溶解：向烧杯中加水，玻璃棒搅拌，加速溶解4移液和定容：将混合溶液及洗涤液倒入100mL 容量瓶中，定容，摇匀在溶液配制过程中，发现产生了白色沉淀和气体。根据相应的化学知识，你认为生成的沉淀和气体可能是什么？答案：CaCO3 和CO2 。（二）为证实NaHCO3 溶液和CaCl2 溶液混合是否产生沉淀。某学生设

6、计了如下实验：向10.00mL0.50molL-1NaHCO3 溶液中滴加不同浓度的CaCl2 溶液，观察到明显产生浑浊时，停止滴加；取少量所得浑浊液加热，记录实验现象。结合实验回答下列问题：实验序号c(CaCl2)/(molL-1)滴加CaCl2 溶液时的实验现象加热浑浊液时的实验现象0.05至1.32mL 时产生明显浑浊，但无气泡产生有较多气泡生成0.005至15.60mL 时产生明显浑浊，但无气泡产生有少量气泡生成0.0005至20mL 未见浑浊1.中产生浑浊的原因是什么？答案：因为c(Ca2+)c(CO32-)Ksp(CaCO3) ，所以产生了沉淀。2.写出未加热前和中发生的生成沉淀的

7、离子反应方程式。答案： 2HCO3-+Ca2+=CaCO3+H2CO3 。3.有的同学认为，加热浑浊液产生气泡主要是因为CaCO3 受热分解产生了更多的CO2 ，这种观点对吗？如果不对，请你给出合适的理由。答案：不对。未加热前和中发生了反应：2HCO3-+Ca2+=CaCO3+H2CO3 ，碳酸钙受热不分解，加热浑浊液产生气泡主要是因为H2CO3 受热分解产生了更多的CO2 。4.（一）中透析液是根据人体血液成分配制的，人体的血液中也含有Ca2+ 和HCO3- ，为何血液中不产生沉淀呢？你认为最可能的原因是什么？答案：血液中Ca2+ 和HCO3- 浓度小，c(Ca2+)c(CO32-)Ksp(

8、CaCO3) ，所以不产生沉淀。探究应用1.某实验小组混合了饱和氯化钙溶液与饱和碳酸氢钠溶液，发现同时有沉淀和气体生成。下列说法错误的是( )A.沉淀一定为碳酸氢钙B.气体为二氧化碳C.碳酸氢根离子的电离是可逆的D.反应进行的方向与反应物的浓度有关答案：A解析：NaHCO3=Na+HCO3- ，HCO3-H+CO32- ，加入氯化钙，引入钙离子，钙离子与碳酸根离子结合成碳酸钙沉淀，促进碳酸氢根离子的电离，产生大量的氢离子，氢离子与碳酸氢根离子反应生成二氧化碳和水。2.人体的血液的pH 过高或过低都会引起身体不适，甚至危及生命。人体血液能维持在稳定的pH 范围主要是人血浆中一定浓度的HCO3-

9、和H2CO3 起调节作用。按要求回答下列问题。（1）用离子方程式解释血液呈弱碱性的原因： 。（2）当血液的pH=7.40 （即H+ 浓度为3.9810-8molL-1 ）时，碳酸的Ka1=7.910-7 ；查阅资料得常温下碳酸的Ka1=4.3010-7 ，解释与计算所得数据存在差异的原因： 。答案： （1）HCO3-+H2OH2CO3+OH-（2）体温约为37 ，高于常温，温度升高碳酸电离常数增大，所以计算的Ka1 大解析：（1）根据血液中的成分，判断是碳酸氢根离子水解使血液呈弱碱性，水解的离子方程式为HCO3-+H2OH2CO3+OH- 。（2）因为电离平衡常数受温度影响，体温约为37 ，比

10、常温所对应的温度高，温度升高促进碳酸电离，电离平衡常数增大，所以计算的Ka1 大。3.锂离子电池是具有高比能量的二次电池。LiFePO4 可极大地改善电池体系的安全性能，且具有资源丰富、循环寿命长、环境友好等特点，是锂离子电池正极材料的理想选择。生产LiFePO4 的一种工艺流程如下：已知：KspFe(OH)3=4.010-38 ，Ksp(FePO4xH2O)=1.010-15 葡萄糖分子式为C6H12O6 。回答下列问题：（1）在合成磷酸铁时，步骤中pH 的控制是关键。如果pH1.9 ，Fe3+ 沉淀不完全，影响产量；如果pH3.0 ，则可能存在的问题是 。（2）步骤中，洗涤是为了除去FeP

11、O4xH2O 表面附着的 等离子。（3）取三组FePO4xH2O 样品，经过高温充分煅烧测其结晶水含量，实验数据如下表：实验序号123固体失重质量分数/%19.920.120.0固体失重质量分数=样品起始质量-剩余固体质量样品起始质量100%则x= （精确至0.1）。（4）步骤中研磨的作用是 。（5）在步骤中生成了LiFePO4、CO2 和H2O ，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。（6）H3PO4 是三元酸，下图是溶液中含磷微粒的物质的量分数() 随pH 变化的示意图。则PO43- 第一步水解的水解常数K1 的数值最接近 （填字母）。A.A-12.4 B.10-1.6C.10-7.2 D.

12、10-4.2答案： （1）生成Fe(OH)3 杂质，影响磷酸铁的纯度（2）NO3-、NH4+、H+ （只要写出NO3-、NH4+ 即可）（3）2.1（4）增大反应物接触面积，加快反应速率；使反应物混合均匀，提高产率（答案合理即可）（5）24:1（6）B解析：（2）步骤在反应釜中进行，加入磷酸和硝酸铁溶液，并用氨水调节步骤中pH 为2.03.0 的目的是生成磷酸铁，溶液中溶质为硝酸铵，洗涤是为了除去FePO4xH2O 表面附着的NO3-、NH4+、H+ 。（3）题表中固体失重质量分数的平均值=19.9%+20.1%+20.0%3=20.0% ，18x151+18x100%=20% ，解得x2.1

13、 。（4）步骤中研磨的作用是使反应物混合均匀，增大反应速率，提高反应产率。（5）在步骤中FePO4xH2O 和葡萄糖反应生成了LiFePO4、CO2 和H2O ，其中Fe 元素由+3价降到+2价，葡萄糖则被氧化成二氧化碳和水，则氧化剂为FePO4xH2O ，还原剂为葡萄糖，根据得失电子守恒得n(FePO4xH2O)(3-2)=n(C6H12O6)(4-0)6 ，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为24:1。（6）H3PO4 是三元酸，则PO43- 第一步水解的离子方程式为PO43-+H2OHPO42-+OH- ，水解常数K1=c(OH-)c(HPO42-)c(PO43-) ，由题图可知c(HPO4

14、2-)=c(PO43-) 时，pH=12.4 ，则K1=c(OH-)c(HPO42-)c(PO43-)=c(OH-)=10-1410-12.4=10-1.6 。高考体验 1.（2020课标，9，6分）二氧化碳的过量排放可对海洋生物的生存环境造成很大影响，其原理如下图所示。下列叙述错误的是( )A.海水酸化能引起HCO3- 浓度增大、CO32- 浓度减小B.海水酸化能促进CaCO3 的溶解，导致珊瑚礁减少C.CO2 能引起海水酸化，其原理为HCO3-H+CO32-D.使用太阳能、氢能等新能源可改善珊瑚的生存环境答案： C解析：海水酸化会引起H+ 浓度增大，H+ 与CO32- 结合生成HCO3-

15、，故HCO3- 浓度增大、CO32- 浓度减小；海水酸化会使CO32- 浓度减小，平衡CaCO3Ca2+CO32- 朝着CaCO3 溶解的方向移动，导致珊瑚礁减少；CO2 引起海水酸化的原理是CO2+H2OH2CO3H+HCO3- ；使用太阳能、氢能等新能源可减少二氧化碳的排放，可改善珊瑚的生存环境。故选C。2.（2019课标，12，6分）绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS) 是一种难溶于水的黄色颜料，其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是( )A.图中a 和b 分别为T1、T2 温度下CdS 在水中的溶解度B.图中各点对应的Ksp 的关系为：K

16、sp(m)=Ksp(n)Ksp(p)Ksp(q)C.向m 点的溶液中加入少量Na2S 固体，溶液组成由m 沿mpn 线向p 方向移动D.温度降低时，q 点的饱和溶液的组成由q 沿qp 线向p 方向移动答案： B解析：CdS 在水中达到溶解平衡时Cd2+、S2- 浓度相等，可求出一定温度下CdS 在水中的溶解度，A项正确；m、p、n为同一温度下的CdS 的溶解平衡状态，三点的Ksp 相等，B项错误；向m点溶液中加入Na2S ，S2- 浓度增大，但Ksp 不变，则溶液组成由m 沿T1 时的平衡曲线向p 方向移动，C项正确；温度降低，Ksp 减小，q 沿qp 线向p 方向移动，D项正确。3.（202

17、0天津，7，3分）常温下，下列有关电解质溶液的说法错误的是( )A.相同浓度的HCOONa 和NaF 两溶液，前者的pH 较大，则Ka(HCOOH)Ka(HF)B.相同浓度的CH3COOH 和CH3COONa 两溶液等体积混合后pH 约为4.7，则溶液中c(CH3COO-)c(Na+)c(H+)c(OH-)C.FeS 溶于稀硫酸，而CuS 不溶于稀硫酸，则Ksp(FeS)Ksp(CuS)D.在1molL-1Na2S 溶液中，c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=1molL-1答案： C解析：A项，相同浓度的HCOONa 溶液和NaF 溶液，HCOONa 溶液的pH 较大说明HCOO- 水解

18、程度大于F- ，依据“越弱越水解”知，HCOOH 的酸性弱于HF ，即Ka(HCOOH)Ka(HF) ，错误。B项，相同浓度的CH3COOH 溶液和CH3COONa 溶液等体积混合后pH 约为4.7，说明CH3COOH 的电离程度大于CH3COO- 的水解程度，则溶液中的离子浓度：c(CH3COO-)c(Na+)c(H+)c(OH-) ，正确。C项，在FeS 中存在：FeS(s)Fe2+(aq)+S2-(aq) ，CuS 中存在：CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq) ，加入稀硫酸后FeS 溶解是由于H+与S2- 结合形成H2S ，使沉淀溶解平衡正向移动；CuS 不溶解说明溶液中c(S2

19、-) 小，即FeS 的溶解度大于CuS ，Ksp(FeS)Ksp(CuS) ，正确。D项，在1molL-1Na2S 溶液中，依据物料守恒知，c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=1molL-1 ，正确。4.（不定项）（2020山东，15，4分）25 时，某混合溶液中c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1molL-1 ，lgc(CH3COOH)、lgc(CH3COO-)、lgc(H+) 和lgc(OH-) 随pH 变化的关系如下图所示。Ka 为CH3COOH 的电离常数，下列说法正确的是 ( )A.O 点时，c(CH3COOH)=c(CH3COO-)B.N 点时，pH=-lgKa

20、C.该体系中，c(CH3COOH)=0.1c(H+)Ka+c(H+)molL-1D.pH 由7到14的变化过程中，CH3COO- 的水解程度始终增大答案：B ; C解析：分析题图可知，N 点为lgc(CH3COOH) 与lgc(CH3COO-) 随pH 变化曲线的交点，此时c(CH3COOH)=c(CH3COO-) ，Ka=c(CH3COO-)c(H+)c(CH3COOH)=c(H+) ，pH=-lgc(H+)=-lgKa ，A错误，B正确。题目中c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1molL-1 ，则c(CH3COO-)=0.1molL-1-c(CH3COOH) ，Ka=c(CH

21、3COO-)c(H+)c(CH3COOH) ，解得c(CH3COOH)=0.1c(H+)Ka+c(H+)molL-1 ，C正确。pH 由7到14过程中，溶液中c(OH-) 逐渐增大，对CH3COO- 的水解平衡(CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-) 有抑制作用，故CH3COO- 的水解程度不可能始终增大，D错误。思路导引 根据题图分析可知，随着pH 的升高，氢氧根离子和醋酸根离子浓度增大，氢离子和醋酸离子浓度减小，又因为pH=7 的时候，氢氧根离子浓度等于氢离子浓度，故可推知：曲线1为lgc(CH3COO-) 随pH 的变化曲线，曲线2为lgc(H+) 随pH 的变化曲线，曲线3为l

22、gc(OH-) 随pH 的变化曲线，曲线4为lgc(CH3COOH) 随pH 的变化曲线。5.（不定项）（2020江苏，14，4分）室温下，将两种浓度均为0.10molL-1 的溶液等体积混合，若溶液混合引起的体积变化可忽略，下列各混合溶液中微粒物质的量浓度关系正确的是( )A.NaHCO3-Na2CO3 混合溶液(pH=10.30):c(Na+)c(HCO3-)c(CO32-)c(OH-)B.氨水-NH4Cl 混合溶液(pH=9.25):c(NH4+)+c(H+)=c(NH3H2O)+c(OH-)C.CH3COOH-CH3COONa 混合溶液(pH=4.76):c(Na+)c(CH3COOH

23、)c(CH3COO-)c(H+)D.H2C2O4-NaHC2O4 混合溶液(pH=1.68,H2C2O4为二元弱酸):c(H+)+c(H2C2O4)=c(Na+)+c(C2OA2-)+c(OH-)答案：A ; D解析：A项，NaHCO3-Na2CO3 混合液中，c(Na+)=0.15molL-1 ，c(HCO3-)、c(CO32-) 均接近0.05molL-1 ，由于CO32- 的水解程度大于HCO3- 的电离程度，故c(HCO3-)c(CO32-) ，溶液pH=10.30 ，则c(OH-)=10-1410-10.3molL-1=10-3.7molL-1 ，综上所述，c(Na+)c(HCO3-

24、)c(CO32-)c(OH-) ，正确；B项，氨水-NH4Cl 混合溶液中，物料守恒关系式为c(NH3H2O)+c(NH4+)=2c(Cl-) ，电荷守恒关系式为c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-) ，两关系式联立得c(NH4+)+2c(H+)=c(NH3H2O)+2c(OH-) ，错误；C项，CH3COOH-CH3COONa 混合溶液的pH=4.76 ，故CH3COOH 的电离程度大于CH3COO- 的水解程度，即c(CH3COO-)c(CH3COOH) ，错误；D项，H2C2O4-NaHC2O4 混合溶液中，物料守恒关系式为c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+c(C2O42-)=2c(Na+) ，电荷守恒关系式为c(Na+)+c(H+)=c(HC2O4-)+2c(C2O42-)+c(OH-) ，两关系式联立可得c(Na+)+c(H+)=c(C2O42-)+2c(Na+)-c(H2C2O4)+c(OH-) ，故c(H2C2O4)=c(Na+)+c(C2O42-)+c(OH-) ，正确。